SMD LED 12-22/R6GHC-A30/2C データシート - マルチカラー - 赤/緑 - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - 技術文書

1. 製品概要

12-22 SMD LEDは、高密度PCBアプリケーション向けに設計されたコンパクトな表面実装型発光ダイオードです。マルチカラータイプで、鮮やかな赤色（AlGaInPチップ技術使用）と鮮やかな緑色（InGaNチップ技術使用）が利用可能です。この部品の主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較して占有面積が大幅に削減されていることであり、エンド製品の小型化、回路基板上のより高い実装密度、保管要件の低減を可能にします。軽量構造であるため、特に携帯型および小型電子機器に適しています。

1.1 主要特長と適合規格

• 自動ピック＆プレース組立用に、7インチ径リールに8mmテープで梱包されています。
• 標準的な赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスに完全対応しています。
• 鉛フリー材料で構築されており、環境規制への適合を確保しています。
• 本製品は、EU RoHS（有害物質使用制限）指令に適合しています。
• EU REACH（化学物質の登録、評価、認可及び制限）規則に準拠しています。
• ハロゲンフリー構造：臭素(Br) < 900 ppm、塩素(Cl) < 900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは汎用性が高く、様々な照明および表示用途で使用されます：

• バックライト：ダッシュボードインジケータ、スイッチバックライト、シンボル照明に最適です。
• 通信機器：電話機やファクシミリなどの機器におけるステータスインジケータおよびキーパッドバックライトとして機能します。
• 表示技術：LCDパネルのフラットバックライトに使用されます。
• 汎用表示：コンパクトで信頼性の高いステータスライトを必要とする幅広い民生用および産業用電子機器に適しています。

2. 技術仕様詳細

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

主要分析：GH（緑）バリアントはより高いピーク電流耐性を持ちますが、ESD耐圧は大幅に低くなります（赤の2000Vに対して150V）。これはInGaNチップが静電気放電に対してより敏感であり、より厳格な取り扱い注意が必要であることを示しています。両バリアントとも広い産業用温度範囲をサポートしています。

2.2 電気光学特性

周囲温度 (T_a) 25°Cで測定された、代表的な性能を定義するパラメータです。

主要分析：緑色LED (GH) は通常、より高い光度を提供しますが、順方向電圧も高くなります（赤の約2.0Vに対して約3.3V）。これは電源設計に直接的な影響を与えます。広い120度の視野角は、面照明に適した広い発光パターンを提供します。順方向電圧の範囲は、生産ロット間で一貫した輝度を確保するために、電流制限回路を設計する際に考慮する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

輝度の一貫性を確保するため、LEDは20mAでの測定光度に基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

R6 (赤色 AlGaInP)：

• ビン Q：12-22 SMD LEDはコンパクトな長方形のボディを持ちます。重要な寸法には、全長、幅、高さ、およびはんだパッドランドパターンの推奨事項が含まれます。カソードは通常、パッケージ上の緑色のマーキングまたは切り欠きで示されます。指定されたパッドレイアウトを遵守することは、リフロー時の信頼性の高いはんだ付けと適切な位置合わせに不可欠です。
• ビン R：112.0 mcd (最小) ～ 180.0 mcd (最大)

GH (緑色 InGaN)：

• ビン R：112.0 mcd (最小) ～ 180.0 mcd (最大)
• ビン S：180.0 mcd (最小) ～ 285.0 mcd (最大)

注記：データシートでは、光度に対して±11%の許容差が規定されています。このビニングにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度要件を満たす部品を選択でき、マルチLEDアレイやマッチしたインジケータペアでの視覚的一貫性を確保できます。

4. 性能曲線分析

データシートには、主要パラメータ間の関係を示す、R6（赤）バリアントの代表的な特性曲線が提供されています。

4.1 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの出力は、周囲温度が上昇すると減少します。これは、高温環境で動作するアプリケーションや、LED自体の発熱が大きい場合の重要な考慮事項です。設計者は、接合温度に基づいて期待される光出力を減額する必要があります。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が電流に比例せず、特に高電流では比例関係が崩れることを示しています。推奨連続順方向電流（20mA）を超えて動作すると、輝度向上の効果が逓減する一方で、電力損失が劇的に増加し、寿命が短縮される可能性があります。

4.3 順方向電圧 vs. 順方向電流

IV曲線は、ダイオードの特徴的な指数関数的関係を示しています。順方向電圧のわずかな変化が、電流の大きな変化を引き起こす可能性があります。これは、熱暴走や破壊を防ぐために、LEDと直列に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用することが絶対に必要であることを強調しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

The 12-22 SMD LED has a compact rectangular body. Critical dimensions include the overall length, width, and height, as well as the solder pad land pattern recommendations. The cathode is typically indicated by a green marking or a notch on the package. Adherence to the specified pad layout is essential for reliable soldering and proper alignment during reflow.

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

この部品は、鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。推奨温度プロファイルが重要です：

• 予熱：150–200°C、60–120秒間。
• 液相線以上時間 (217°C)：60–150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、10秒以内。
• 加熱速度：最大6°C/秒。
• 冷却速度：最大3°C/秒。

重要なルール：同じLEDアセンブリに対して、リフローはんだ付けは2回までとします。

6.2 手はんだ付けの注意点

手はんだ付けが避けられない場合：

• 先端温度が350°C以下のはんだごてを使用してください。
• 端子ごとの接触時間を3秒以内に制限してください。
• 定格電力25W以下のはんだごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。
• 加熱中にLEDボディに機械的ストレスを加えないでください。

6.3 保管と湿気感受性

LEDは、乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。

• 開封前：温度≤30°C、相対湿度(RH)≤90%で保管してください。
• 開封後 (フロアライフ)：温度≤30°C、相対湿度(RH)≤60%で168時間（7日間）。
• ベーキング：フロアライフを超過した場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、使用前に60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれて7インチ径リールで供給されます。

• キャリアテープ幅：8 mm。
• ポケットピッチ：寸法図に規定。
• リールあたり数量：2000個。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと仕様のためのコードが含まれています：

• P/N：品番（例：12-22/R6GHC-A30/2C）。
• QTY：梱包数量。
• CAT：光度ランク（ビンコード：Q, R, S）。
• HUE：色度座標および主波長ランク。
• REF：順方向電圧ランク。
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮点

8.1 回路設計の必須事項

電流制限は必須です。LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、即座に故障します。直列抵抗は、電源電圧 (V_s)、LEDの順方向電圧 (V_f)、および所望の順方向電流 (I_f) に基づいて計算する必要があります：R = (V_s- V_f) / I_f。保守的な設計のためには、データシートの最大V_fを使用してください。

8.2 熱管理

小型ではありますが、電力損失（緑色バリアントで最大95mW）は、特に密閉筐体や高密度アレイでは考慮する必要があります。LEDの接合温度が最大動作限界を超えないように、PCBに十分な銅面積または熱ビアを設けて熱を放散させ、光出力と寿命の低下を防いでください。

8.3 ESD保護

特に低い150V HBM ESD定格を持つGH（緑）バリアントについては、取り扱いおよび組立時にESD保護対策を実施してください。これには、接地された作業台、リストストラップ、および生産環境でのイオナイザーの使用が含まれます。

9. 技術比較と差別化

12-22パッケージは、サイズと性能のバランスを提供します。より大きなSMD LED（例：3528、5050）と比較すると、総光出力は少なくなりますが、超小型化を可能にします。より小さなチップLED（例：0402、0603）と比較すると、必要に応じて手動での取り扱いやはんだ付けが容易であり、成形レンズにより通常はより良い視野角と強度を持ちます。単一パッケージフットプリント内でのマルチカラー機能（赤/緑）は、2色インジケータの設計に柔軟性を提供します。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 このLEDを抵抗なしで駆動できますか？

No.ほぼ確実にLEDを破壊します。指数関数的なIV特性は、わずかな過電圧が大きな過電流を引き起こすことを意味します。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λ_p)：発光スペクトルの強度が最大となる単一波長。
主波長 (λ_d)：LEDの知覚色に一致する単色光の波長。人間の目の色応答（CIE表）に基づいて計算されます。主波長は色指定により関連性が高いです。

10.3 赤と緑でESD定格が異なるのはなぜですか？

異なる半導体材料（AlGaInP対InGaN）およびチップ構造は、静電気放電に対する感度に固有の違いがあります。InGaNベースのLED（青、緑、白）は、一般にAlGaInPベースのLED（赤、琥珀）よりもESDに敏感です。

10.4 自動車内装照明に使用できますか？

技術的には一部の内装用途（スイッチバックライトなど）に適している可能性がありますが、データシートには、追加の認定なしでは高信頼性の自動車安全/セキュリティシステムでの使用を推奨しないアプリケーション制限の注記が含まれています。非クリティカルな内装照明には許容される可能性がありますが、広い動作温度範囲（-40°C～+85°C）はプラスの要素です。

11. 実践的設計ケーススタディ

11.1 2色ステータスインジケータの設計

シナリオ：故障時に赤、正常時に緑を示すコンパクトなPCBステータスライトを作成します。
解決策：12-22/R6（赤）と12-22/GH（緑）のLEDを1つずつ並べて配置します。
回路：2つの独立した駆動回路を設計します。5V電源の場合：
赤色 (V_f最大 = 2.4V, I_f= 20mA)：R_赤= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。標準の130Ωまたは150Ω抵抗を使用します。
緑色 (V_f最大 = 3.7V, I_f= 20mA)：R_緑= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ω。標準の68Ω抵抗を使用します。
レイアウト：パッケージ図の推奨パッドレイアウトに従ってください。カソードマーキングが正しく向いていることを確認してください。手はんだ付けが予想される場合は、PCBパッドに小さなサーマルリリーフを設けてください。

12. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子が活性層（チップ材料：赤はAlGaInP、緑はInGaN）内のp型領域からの正孔と再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。発光される光の特定の波長（色）は、活性層で使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。成形エポキシ樹脂パッケージは、光出力を整形し、繊細な半導体チップを保護するレンズとして機能します。

13. 技術トレンド

12-22のようなSMD LEDの開発は、小型化、効率向上（ルーメン毎ワット）、および信頼性向上に向けたより広範な業界トレンドに沿っています。AlGaInPおよびInGaN材料のエピタキシャル成長技術の進歩は、内部量子効率と色純度を向上させ続けています。パッケージング技術は、増大する電力密度を処理するためのより良い熱管理と、制御されたビームパターンのための強化された光学設計に焦点を当てています。ハロゲンフリーおよびRoHS/REACH適合への推進は、業界の世界的な環境規制への対応を反映しています。単一パッケージ内への複数色チップの統合（例：RGB）は、このデータシートで提示されたマルチカラーコンセプトの論理的拡張です。